S-моделирование

© В.Д. Ильин, 2008, 2009

S-моделирование (англ. S-modeling) –

символьное моделирование произвольных объектов в человеко-машинной среде (s-среде), теоретическим основанием которого служат методы решения базовых задач s-(представленияпреобразованияраспознаванияконструированияинтерпретацииобменасохранениянакопленияпоиска и защитыs-сообщений.

Предмет информатики [1]. □

См. TSM – комплекс средств формализации гипермедийных описаний s-моделей.

/ Инструмент познания

Изобретение символов и построенных из них символьных моделей сообщений, представление и накопление таких моделей во внешней среде, стало одним из существенных средств формирования и развития разумного человека. На длинном и трудном пути от наскальных рисунков, через рукописные тексты, книгопечатание, звукозапись, фотографию, кино и телевидение роль символьных моделей сообщений, сохраняемых во внешней среде, постоянно росла. Их доминирующая роль в интеллектуальной деятельности определяется не только компактностью и выразительностью, но и тем, что не существует ограничений на типы носителей, применяемых для сохранения символьных моделей. Ими могут быть память человека, бумажный лист, матрица цифровой фотокамеры, память цифрового диктофона или ещё что-то.

Затраты на построение, копирование, передачу, сохранение и накопление символьных моделей несопоставимо меньше, чем аналогичные затраты, связанные с несимвольными моделями (☼ макетами судов, зданий и др. ☼).

Символьное моделирование не только сопровождает абстрактное мышление, но и служит инструментом его совершенствования (позволяя на время отвлечься от деталей, чтобы чётче увидеть главное).

☼ Достаточно вспомнить, какое ускорение получило развитие математики после введения буквенных символов для записи формул (до того их записывали, используя разговорный язык). Примерами символьных моделей могут служить чертежи машин, записи музыкальных композиций, шахматных партий и т.д. ☼

Компактность и выразительность символьных моделей позволяют эффективно сочетать детализацию и обобщения в процессе рассуждений. Символьные модели — испытанный инструментарий механизма ассоциаций, от продуктивности которого зависят судьбы изобретений и открытий.

/ Эпоха s-моделирования

Изобретение программируемой машины для поддержки процессов символьного моделирования (s-машины, названной компьютером), изменило представления о возможностях машинной поддержки символьного моделирования.

◊ Вспомним пресловутое изобретение колеса, которое по сути было изобретением способа соединения колеса с неподвижной осью.◊ Истинная ценность компьютера не в том, что он быстро вычисляет и много запоминает. Это лишь технические характеристики, обязательные для исполнения роли средства построения s-среды (см. рис.1). ◊

3 steps of s-modeling

Начало компьютерной эпохи стало стартом колоссальных по значению и динамике перемен в технологиях построения, преобразования, распознавания, интерпретации, сохранения, накопления, передачи, поиска и защиты символьных моделей различных сообщений. Впервые люди стали применять машины во всех работах, связанных с символьными моделями сообщений.

Одновременно с компьютерной стартовала эпоха символьного моделирования произвольных объектов в человеко-машинной среде (эпоха s-моделирования). С тех пор конкурентоспособная часть человечества пристально следит за новыми информационными технологиями и средствами их реализации, а понятие конкурентоспособности теперь прочно связано с умением их применять для повышения продуктивности своей деятельности [2].

/ Общий метод s-моделирования

Особое место в развитии символьного моделирования принадлежит идее его формализации, заключающейся в том, чтобы строить символьные модели по определенным правилам из заранее определенных элементов.

Эта идея издавна реализуется в математических методах символьного моделирования. Однако метод формализации [3], применяемый в математике для получения формальных систем [4], нельзя перенести на s‑моделирование, так как s‑модели не являются формальными системами. Объясним подробнее это важное замечание.

Задача в s‑моделировании имеет более широкий смысл, чем в математике: задачи s‑(представления, распознавания, преобразования, конструирования, интерпретации, обмена, сохранения, накопления, поиска, защиты) s-сообщений не являются математическими. Математический арсенал недостаточен для того, чтобы их можно было сформулировать и решить как математические задачи. Дело не только в том, что в математике главенствует формальное доказательство (существования, единственности решения), а в s‑моделировании – конструктивное доказательство (существования s‑модели; а о единственности вообще речь не идет). Важно другое: неформальность s‑моделей – их полезное отличие, связанное с возможностью привлечения неформализованного знания человека-эксперта для управления процессами s-моделирования (☼ методология интерактивного преобразования ресурсов по изменяемым системам правил [5] — одно из подтверждений ☼).

S‑моделирование предполагает представление символов и построенных из них s‑моделей в двух формах, одна из которых рассчитана на интерпретацию человеком, другая (в форме кодов) – на интерпретацию программой s‑машины. Множество символов, применимых для построения s‑моделей – это множество элементарных конструктивных объектов, каждый из которых наделен набором атрибутов и совокупностью допустимых операций. Построение конструкций из элементов этого множества определено системой правил конструирования s‑моделей [8].

□ Общий метод s‑моделирования – конструктивное доказательство существования s‑модели, представимой в двух формах, одна из которых рассчитана на интерпретацию человеком, а другая – s‑машиной. □

Необходимое условие реализации s‑моделирования предполагает существование удовлетворяющих требованиям s‑(представления, распознавания, преобразования, конструирования, интерпретации, обмена, сохранения, накопления, поиска и защиты) s-сообщений:
1. языка описания s‑моделей, рассчитанного на человека;
2. s‑машинного языка (языка, рассчитанного на s-машину);
3. программ s‑преобразования s‑моделей на языке для человека в описания на s‑машинном языке.

◊ Формальное символьное моделирование в математике не стеснено требованиями 1 – 3. Конечно, языку математического моделирования можно поставить в соответствие язык описания s‑моделей [☼ Пролог (логика предикатов первого порядка), Лисп (λ‑исчисление) ☼].

Развитие языков s‑моделирования, рассчитанных на человека, направляется стремлением использовать композиции различных типов символов, библиотеки и средства конструирования программ и сервисов. ◊

/ Классы базовых задач s-моделирования

1-4 basic probl

Изучение свойств и закономерностей s-моделирования необходимо, чтобы определить, из каких типовых задач оно складывается. Говоря о задачах, имеем в виду базовые задачи s-моделирования. Деление базовых задач на классы – результат изучения s-моделирования как комплексной технологии представления, преобразования, распознавания, конструирования, интерпретации, обмена, сохранения, накопления, поиска и защиты символьных моделей в человеко-машинной среде (см. рис. 2-3).

1. Представление моделей произвольных объектов, рассчитанных на восприятие человеком и s-машинами, связано с изобретением языков s-сообщений, удовлетворяющих определённым требованиям. В этом классе изучаются системы символов и кодов, используемые соответственно в человеко- и s-машинно-ориентированных языках. К первым относим языки спецификации, программирования, запросов, ко вторым – системы s-машинных команд. Этот класс включает также задачи представления s-данных. В него входят задачи представления моделей систем понятий, на которых интерпретируются сообщения. На верхнем уровне задачной иерархии этого класса находится представление моделей систем знаний.

2. Преобразование типов и форм представления s-моделей позволяет устанавливать соответствия между моделями. Задачи преобразования типов (☼ речевой в текстовый и обратно и др. ☼) и форм (☼ аналоговой в цифровую и обратно; несжатой в сжатую и обратно; одной формы представления документа в другую: *.doc в *.pdf ☼) – необходимое дополнение к задачам представления моделей.

3. Сообщение не может быть интерпретировано, если оно не распознано получателем. Необходимым, но не достаточным условием распознавания является представление сообщения в формате, известном получателю. При выполнении этого условия для распознавания сообщения решаются задачи сопоставления с моделями-образцами, либо сопоставления свойств распознаваемой модели со свойствами моделей-образцов.

4. К задачам этого класса относятся задачи конструирования моделей систем понятий, языков, систем знаний, интерпретаторов сообщений на моделях систем понятий; моделей задач [6-7], программирования, взаимодействия в s-среде; моделей архитектур s-машин, s-сетейсервис-ориентированных архитектур; моделей сообщений и средств их построения, документов и документооборота. На верхнем уровне иерархии этого класса находятся задачи конструирования моделей s-среды и технологий s-моделирования.

5-8 basic probl

5. Интерпретация s-ообщений предполагает существование принятого сообщения, модели системы понятий, на которой оно должно интерпретироваться и механизма интерпретации. ☼ Глядя на веб-страницу на экране монитора, человек интерпретирует это сообщение, используя системы понятий, хранящиеся в его памяти. Для микропроцессора s-машины сообщениями, подлежащими интерпретации, служат коды s-машинных команд и данных; для компилятора — код исходного текста программы. ☼

6. В этом классе изучаются задачи взаимодействия в s-среде (человек – машина; машина – машина) с типизацией: отправителей и получателей; средств отправки, передачи и получения сообщений; сред передачи сообщений. Изобретаются системы правил обмена сообщениями (s-сетевые протоколы); архитектуры s-сетей, сервис-ориентированные архитектуры; системы документооборота.

7. Этот класс включает связанные между собой задачи сохранения, накопления и поиска. Изучаются и типизируются память и накопители, механизмы управления ими; формы сохранения и накопления; носители, методы сохранения, накопления и поиска; базы данных и библиотеки программ. Изучаются модели предмета поиска (по образцу, по признакам, по описанию свойств) и методов поиска.

8. Задачи этого класса включают: предотвращение и обнаружение уязвимостей; контроль доступа; защиту от вторжений, вредоносных программ, перехвата сообщений и несанкционированного применения.

Литература

[1] В.Д. Ильин, И.А. Соколов, Символьное моделирование в человеко-машинной среде: основы концепции,  Информационные технологии и вычислительные системы 1 (2008) 51-60.

[2] В.Д. Ильин, Компьютерное моделирование, Большая Российская энциклопедия том 14, (2009) 712.

[3] С.Н. Артемов, Формализации метод, Математическая энциклопедия том 5 (1985) 635.

[4] В.Н. Гришин, Формальная система, Математическая энциклопедия том 5 (1985) 639.

[5] А.В. Ильин, В.Д. Ильин, Интерактивный преобразователь ресурсов с изменяемыми правилами поведения, Информационные технологии и вычислительные системы 2 (2004) 67-77.

[6] В.Д. Ильин, Система порождения программ, М.: Наука (1989) 264.

[7] А.В. Ильин, Конструирование разрешающих структур на задачных графах системы знаний о программируемых задачах, Информационные технологии и вычислительные системы 3 (2007) 30-36.

[8] А.В. Ильин, В.Д. Ильин, Символьное моделирование: статьи для Большой Российской энциклопедии (Symbol modeling: articles for Great Russian Encyclopedia), Информатика: S-моделирование, 19/11/2014

___________________________

PDF-файл статьи

Эта статья — в сети ResearchGate

Реклама

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s